進口數(shù)控立式加工中心主軸平衡的改善
1. 故障現(xiàn)象分析公司兩臺德國進口的精工立 式加工中心MAG FTV850/1050, 主要用于進行齒輪的鉆孔和鏜孔 工序，在加工的過程中經(jīng)常出現(xiàn) 機床主軸突然下墜的故障，故障 發(fā)生后機床主軸刀具頂在加工工 件表面，絲錐斷在工件內(nèi)部，導(dǎo) 致工件報廢。假如機床操作人員 在對刀時主軸突然下墜，就有可 能發(fā)生人身傷亡，因此，我們認(rèn) 為此設(shè)備存在很大的安全隱患。經(jīng)過仔細(xì)地檢查和認(rèn)真地分 析后發(fā)現(xiàn)，機床在突發(fā)故障的瞬 間，2軸電動機的剎車滯后，主軸 電動機等因自重而下墜，從而故 障發(fā)生。為了機床使用安全和產(chǎn) 品加工可靠，我們提出給機床2軸 安裝平衡液壓缸，用于平衡2軸絲 杠上面的主軸電動機等重量，使 機床故障時主軸不會出現(xiàn)突然下 墜的情況，從而達(dá)到安全生產(chǎn)的 目的。2. 改善措施通過仔細(xì)地查閱設(shè)備采購 檔案、機床說明書等資料，得知 該機床平衡裝置在出廠時是可以 選裝的，安裝位置已預(yù)留（見圖1) ，向廠家詢問報價，購買的費 用近13萬元，而且發(fā)貨要等三個 月。為了減少停機時間、降低維 修成本，我們決定自行研制內(nèi)置 式平衡系統(tǒng)。我們對平衡液壓缸在機床上 的位置進行測量，確定了液壓缸 的安裝位置，同時確定液壓缸行 程、缸徑，計算平衡壓力及氮氣 瓶容量，經(jīng)過多次的修改，機床 內(nèi)置式兩根平衡液壓缸的圖樣終 于確定了下來（見圖2、圖3)。 我們自行設(shè)計制作了液壓缸的固定支架，也是經(jīng)過多次修改。3. 安裝調(diào)試調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)平衡 液壓缸安裝在機床上，上電開 機，此時主軸就開始往上移動， 原因是買來的氮氣瓶壓力達(dá)到 8.0MPa,設(shè)計壓力只有5.6MPa。關(guān)機將氮氣瓶壓力調(diào)整到設(shè)計壓 力，開機正常，但是在透軸往下移 動時有異響，而且在停下來時Z 軸坐標(biāo)會往上走幾毫米再停止。 我們認(rèn)可理論和實際的誤差，但 是應(yīng)該把壓力設(shè)在多少才是正常 的？既要滿足主軸不會突然下 墜，又要滿足機床的正常使用， 如何來調(diào)整呢？首先，我們將氮氣瓶中的壓 力進行調(diào)整，然后將電動機剎車 松開，檢查2軸坐標(biāo)是否發(fā)生變化 (見表1)。 表1 平衡液壓缸 的壓力/MPa 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2軸坐標(biāo) 是否變化 增加 不變 不變 不變 減少 是否下墜 否 否 否 否 是 從表1中可以看出：①平 衡液壓缸的系統(tǒng)壓力不能高于 4.5MPa，也不能低于3.5MPa。② 不能影響機床的正常使用，在什 么情況下會影響平衡液壓缸的使 用？主要是機床2軸的負(fù)載（這臺 機床是通過各軸有效電流來反映 的）。③機床2軸的移動速度。機床在沒有加裝平衡液壓缸 之前，2軸的伺服監(jiān)控畫面如圖4 和表2所示。可以看出，2軸在以G00 (及40m/min)的速度上下移動時， 有效電流接近一致。 2軸向上移動時 有效電流負(fù)荷（％) 31 ?32 2軸向下移動時 有效電流負(fù)荷（％) 28 ?29 在加裝平衡液壓缸之后，在 移動速度不變的情況下，在調(diào)整 不同的氮氣瓶壓力時，發(fā)現(xiàn)機床 無法正常運行，伴隨著機床振動 和異響。當(dāng)壓力降到2Mpa時，機 床才恢復(fù)了正常運行（見表3 )。 表3 平衡液壓缸 的壓力/MPa 4.5 4.0 3.5 2軸向上移動時 有效電流（％) 7?8 9?10 11 ?12 2軸向下移動時 有效電流（％) 2?3 4?5 5?6 這種況下，平衡液壓缸起不 到應(yīng)有的作用。只有降低機床的 移動速度，將2軸的移動速度G00 調(diào)整為20m/min，再配合平衡液 壓缸的壓力進行調(diào)試（見表4 )。 表4 平衡液壓缸 的壓力/MPa 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 2軸移動是 否正常 否 否 否 否 否 是 經(jīng)過上述嘗試，平衡液壓缸 的壓力設(shè)定值可以設(shè)定在3.5 ~ 4.5MPa，所以我們將壓力設(shè)定在 4.5MPa。但是操作人員在機床上 進行鉆孔作業(yè)時，機床出現(xiàn)了振 動。再經(jīng)過多次的嘗試，最終壓 力調(diào)整在3.5MPa，2軸的G00最快 速度設(shè)定由原來的40m/min調(diào)整 為20m/min，此時機床加工才一 切正常。改裝后的加工中心經(jīng)過手動 斷電測試，主軸再無自行墜落的 現(xiàn)象，設(shè)備使用過程中安全性得 到了保證。1. 結(jié)語進口設(shè)備維修專業(yè)性強，技 術(shù)資料收集困難，每一次成功的 修理都能為企業(yè)節(jié)約成千上萬的 經(jīng)費。我們經(jīng)過這次的研制，不 僅掌握了立式機床平衡系統(tǒng)的設(shè) 計原理及調(diào)試步驟，為公司節(jié)省 了 20萬元以上的購買費用，同時 也為設(shè)備維修同行提供了寶貴經(jīng) 驗，充分認(rèn)識了知識創(chuàng)造價值的 內(nèi)涵。